Оглавление:
- Роль атмосферы в жизни Земли
- Слои атмосферы по порядку от поверхности Земли
- Из чего состоит атмосфера Земли?
- Как сформировалась атмосфера Земли?
Земная атмосфера представляет собой газовую оболочку вокруг планеты. Гидросфера и частично земная кора покрыты внутренней поверхностью атмосферы, а околоземная часть космического пространства граничит с внешней. Атмосфера формирует погодные условия на поверхности планеты.
Нетренированный человек уже на высоте пять километров над уровнем моря будет страдать кислородным голоданием и снижением работоспособности. На высоте 9 км человек не может дышать, несмотря на то, что приблизительно до 115 км в атмосфере содержится кислород.
Роль атмосферы в жизни Земли
Атмосфера является источником кислорода, которым дышат люди. Однако при подъеме на высоту общее атмосферное давление падает, что приводит к снижению парциального кислородного давления.
Лёгкие человека содержат приблизительно три литра альвеолярного воздуха. Если атмосферное давление в норме, то парциальное кислородное давление в альвеолярном воздухе будет составлять 11 мм рт. ст., давление углекислых газов — 40 мм рт. ст., а водяных паров — 47 мм рт. ст. При увеличении высоты кислородное давление понижается, а давление паров воды и углекислоты в лёгких в сумме будет оставаться постоянным — приблизительно 87 мм рт. ст. Когда давление воздуха сравняется с этой величиной, кислород прекратит поступать в лёгкие.
В связи со снижением атмосферного давления на высоте 20 км, здесь будет кипеть вода и межтканевая жидкость организма в человеческом теле. Если не использовать герметическую кабину, на такой высоте человек погибнет практически мгновенно. Поэтому с точки зрения физиологических особенностей человеческого организма, «космос» берёт начало с высоты 20 км над уровнем моря.
Роль атмосферы в жизни Земли очень велика. Так, например, благодаря плотным воздушным слоям — тропосфере и стратосфере, люди защищены от радиационного воздействия. В космосе, в разреженном воздухе, на высоте свыше 36 км, действует ионизирующая радиация. На высоте свыше 40 км — ультрафиолетовая.
При подъёме над поверхностью Земли на высоту свыше 90-100 км будет наблюдаться постепенное ослабление, а затем и полное исчезновение привычных для человека явлений, наблюдаемых в нижнем атмосферном слое:
- Не распространяется звук.
- Отсутствует аэродинамическая сила и сопротивление.
- Тепло не передаётся конвекцией и т. д.
Атмосферный слой защищает Землю и все живые организмы от космической радиации, от метеоритов, отвечает за регулирование сезонных температурных колебаний, уравновешивание и выравнивание суточных. При отсутствии атмосферы на Земле суточная температура колебалась бы в пределах +/-200С˚. Атмосферный слой — это животворный «буфер» между земной поверхностью и космосом, носитель влаги и тепла, в атмосфере происходят процессы фотосинтеза и обмена энергии — важнейших биосферных процессов.
Слои атмосферы по порядку от поверхности Земли
Атмосфера — это слоистая структура, представляющая собой следующие слои атмосферы по порядку от поверхности Земли:
- Тропосфера.
- Стратосфера.
- Мезосфера.
- Термосфера.
- Экзосфера.
Каждый слой не имеет между собой резких границ, а на их высоту влияет широта и времена года. Такая слоистая структура образовалась в результате температурных изменений на различных высотах. Именно благодаря атмосфере мы видим мерцающие звезды.
Строение атмосферы Земли по слоям:
Из чего состоит атмосфера Земли?
Каждый атмосферный слой отличается температурой, плотностью и составом. Общая толщина атмосферы составляет 1,5-2,0 тыс. км. Из чего состоит атмосфера Земли? В настоящее время — это смесь газов с различными примесями.
Тропосфера
Строение атмосферы Земли начинается с тропосферы, которая представляет собой нижнюю часть атмосферы высотой примерно 10-15 км. Здесь сосредоточена основная часть атмосферного воздуха. Характерная черта тропосферы — падение температуры на 0,6 ˚C по мере поднятия вверх на каждые 100 метров. Тропосфера сосредоточила в себе практически все атмосферные водяные пары, и здесь же происходит формирование облаков.
Высота тропосферы ежедневно изменяется. Кроме того, её средняя величина меняется в зависимости от широты и сезона года. Средняя высота тропосферы над полюсами — 9 км, над экватором — около 17 км. Показатели средней годовой температуры воздуха над экватором приближены к +26 ˚C, а над Северным полюсом -23 ˚C. Верхняя линия границы тропосферы над экватором составляет среднегодовую температуру около -70 ˚C, а над северным полюсом в летнее время -45 ˚Cи в зимнее -65 ˚C. Таким образом, чем больше высота, тем ниже температура. Лучи солнца беспрепятственно проходят сквозь тропосферу, нагревая поверхность Земли. Тепло, излучаемое солнцем, удерживаются благодаря углекислому газу, метану и водяным парам.
Стратосфера
Над слоем тропосферы расположена стратосфера, составляющая 50-55 км в высоту. Особенность этого слоя заключается в росте температуры с высотой. Между тропосферой и стратосферой пролегает переходная прослойка, называющаяся тропопаузой.
Приблизительно с высоты 25 километров температура стратосферного слоя начинает возрастать и, при достижении максимальной высоты 50 км приобретает значения от +10 до +30 ˚C.
Паров воды в стратосфере очень мало. Иногда на высоте около 25 км можно обнаружить довольно тонкие облака, которые называют «перламутровыми». В дневное время они не заметны, а в ночное — светятся из-за освещения солнцем, которое находится под горизонтом. Состав перламутровых облаков представляет собой переохлаждённые водяные капельки. Стратосфера состоит в основном из озона.
Мезосфера
Высота слоя мезосферы — приблизительно 80 км. Здесь, с поднятием кверху, температура понижается и на самой верхней границе достигает значений в несколько десятков С˚ ниже нуля. В мезосфере также можно наблюдать облака, которые, предположительно, образуются из кристаллов льда. Эти облака называются «серебристыми». Мезосфера характеризуется самой холодной температурой в атмосфере: от -2 до -138 ˚C.
Термосфера
Своё название этот атмосферный слой приобрёл благодаря высоким температурам. Термосфера состоит из:
- Ионосферы.
- Экзосферы.
Ионосфера характеризуется разреженным воздухом, каждый сантиметр которого на высоте 300 км состоит из 1 млрд атомов и молекул, а на высоте 600 км — более, чем из 100 млн.
Также ионосфере характерна высокая ионизация воздуха. Эти ионы состоят из заряженных кислородных атомов, заряженных молекул атомов азота и свободных электронов.
Экзосфера
С высоты 800-1000 км начинается экзосферный слой. Частицы газа, особенно лёгкие, движутся здесь с огромной скоростью, преодолевая силу тяжести. Такие частицы, вследствие своего быстрого движения, вылетают из атмосферы в космическое пространство и рассеиваются. Поэтому экзосфера имеет название сферы рассеивания. Вылетают в космос преимущественно водородные атомы, из которых состоят наиболее высокие слои экзосферы. Благодаря частицам в верхних слоях атмосферы и частицам солнечного ветра мы можем наблюдать северное сияние.
Спутники и геофизические ракеты позволили установить наличие в верхних слоях атмосферы радиационного пояса планеты, состоящего из электрических заряженных частиц — электронов и протонов.
Видео о том, из чего состоит атмосфера Земли
Как сформировалась атмосфера Земли?
Ученые на протяжении многих лет пытались выяснить, как сформировалась атмосфера Земли и каков её состав. Наиболее распространённая теория — изначально атмосфера Земли имела три различных состава.
- Сначала, 4 млрд. лет назад, её составляли лёгкие газы, которые захватывались из космического пространства.
- На втором этапе в результате активной вулканической деятельности,атмосфера насытилась и другими газами — аммиаком, углекислым газом и парами воды. Предположительно это происходило 3 млрд. лет назад.
- Последующее формирование атмосферы определилось благодаря утечке лёгких газов (гелия и водорода) и химическим реакциям, происходящим в атмосфере в результате ультрафиолетового излучения, разрядов молний и прочих факторов.
Когда на планете начали появляться живые организмы, состав первичной атмосферы Земли радикально изменился в результате выделения кислорода и поглощения углекислого газа, то есть, фотосинтеза. Количество кислорода в атмосфере увеличилось, что и привело к образованию современной атмосферы, обладающей окислительными свойствами. В результате резко изменились процессы, протекающие в атмосфере, биосфере и литосфере. В науке этот период получил название «кислородной катастрофы».
Сегодня земную атмосферу составляют газы и всевозможные примеси. Количество атмосферных газов практически постоянно. Исключение составляют вода и углекислый газ.
Состав атмосферы Земли в процентах:
Воздух преимущественно состоит из азота. Это объясняется окислением водородно-аммиачной атмосферы молекулами кислорода, поступающего с поверхности Земного шара в результате фотосинтеза. Какова доля азота в атмосфере Земли? В процентном соотношении его концентрация составляет приблизительно 78%. Второе место по содержанию газов занимает кислород — почти 21%, а наиболее редкий газ Земной атмосферы — радон.
Как Вы думаете, какой была бы Земля, если бы не было атмосферы? Поделитесь своим мнением в комментариях.
Смотрите видео : Вселенная Граница космоса Земля тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера
